Influence of arc pressure on the forming of molten pool in tungsten inert gas arc butt welding with micro gap for tantalum sheet

Arc pressure is the key influencing factor to forming of molten pool. Countering the characteristic of tungsten inert gas arc welding with micro gap for tantalum sheet, according to the fundament of arc physics, a distribution model of arc pressure and forming mechanism of molten pool with micro butt gap are proposed, and the influences of arc pressure on forming of molten pool are discussed. Experimental researches for the dynamic formation process of weld molten pool by using high-speed vidicon camera show that when butt gap is appropriate, that is from 0. 1 to 0. 15 mm, molten metals formed on two workpiece uplift and grow up first, then are fused and form uniform molten pool finally.

Superplastic formability of Ti-6Al-4V butt-welded plate by laser beam welding

The superplasticity of Ti-6Al-4V butt-welded plates by laser beam welding(LBW)was studied in virtue of hot tensile tests and superplastic bulging tests.Furthermore,microstructural evolution of weld metal upon superplastic forming was systematically analyzed via metallographical tests and scanning electron microscope(SEM).The relation between the microstructure of weld metal and its superplastic ability was discussed.The experimental results show that Ti-6Al-4V butt-welded plates by LBW possess superplasticity.The maximum elongation is up to 154%and the maximum bulge height can be up to 1.81 times the internal radius of the female die.There is an optimum value of the bulge height for bulging gas pressure.

SIMULATION OF ROLL-FORMING PROCESSES OF WELDED PIPE

A multi- pumose simulation method for the roll- formign is proposed. The forming pro- cesses of welded pipes are systematically simulated by using the method. The three-dimensional cu rved surfaces of sheet metals in forming processes are mathema tically expressed by using the shape fonction S(X) which represents flow pattern of each part of sheet metal. Through optimis- ing t e parameter n in s(X), the best approximation of the deformation of sheet metal is derived and the minimum power of deformation is obtained. A mathematical procedure of this analysis is systematically foimulated. The simulation method can be applied to the analysis and simulation for various roll- forming processes of welded pipes observed in commercial production line.

Quality Control on Crimping of Large Diameter Welding Pipe

Crimping is used in production of large diameter submerged-arc welding pipes. Many researches are focused on crimping in certain manufacturing mode of welding pipe. The application scopes of research achievements become limited due to lack of uniformity in theoretical analysis. In order to propose a crimping prediction method in order to control forming quality, the theory model of crimping based on elastic-plastic mechanics is established. The main technical parameters are determined by theoretical analysis, including length of crimping, base radius of punch, terminal angle of punch, base radius of die, terminal angle of die and horizontal distance between punch and die. In addition, a method used to evaluate the forming quality is presented, which investigates the bending angle after springback, forming force, straight edge length and equivalent radius of curvature. In order to investigate the effects of technical parameters on forming quality, a two-dimensional finite element model is established by finite element software ABAQUS. The finite element model is verified in that its shapes error is less than 5% by comparable experiments, which shows that their geometric precision meets demand. The crimping characteristics is obtained, such as the distribution of stress and strain and the changes of forming force, and the relation curves of technical parameters on forming quality are given by simulation analysis. The sensitivity analysis indicates that the effects of length of crimping, technical parameters of punch on forming quality are significant. In particular, the data from simulation analysis are regressed by response surface method （RSM） to establish prediction model. The feasible technical parameters are obtained from the prediction model. This method presented provides a new thought used to design technical parameters of crimping forming and makes a basis for improving crimping forming quality.

Principles and application of RES welding technology

Friction element welding technology is rich of flow drill screws combined with friction welding technology and is developed for the hot-forming steel plate and aluminum alloy welding of car body-in-white.In this paper,the principle of RES welding technology,equipment,technical characteristics,application condition and welding parameters are analyzed systematically.Moreover,the changing laws of welding parameters and welded joint quality control standards are described,which provides the necessary technical support for safety and light-weight car body design requirements.This study has high practical application value,and enriches the automobile body joining technology.

送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接工艺参数匹配

为探究送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接的工艺参数匹配,自主设计制作了一套送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接装置,以提高焊接过程稳定性和自动化水平。利用瞬间中断电弧的方法保留了熄弧位置处焊缝形态和焊剂片末端熔化形貌,发现焊接电压和焊剂带送进速度都是通过改变焊剂片对电弧的作用长度来影响焊缝成形,焊剂片对电弧的作用长度可表现为焊剂片对电弧固壁约束面积。通过改变焊剂带送进速度和焊接电压进行了试验研究,结果表明,当焊剂片对电弧固壁约束面积适中时,电弧集中加热区域会下移至间隙底部和侧壁根部,获得根部熔合良好的焊缝;当焊剂片对电弧固壁约束面积较大时,电弧受约束程度过强,电弧加热区域集中在间隙底部,分布于侧壁根部电弧热量很少,焊道上部会有熔池堆积;当焊剂片对电弧固壁约束面积较小时,电弧受约束程度较弱,会沿侧壁攀升导致加热区域集中在两侧壁上,很难在坡口根部形成有效熔池,最终形成孔洞焊缝。确定了最佳的焊接电压范围为21.5~24.5 V,焊剂带送进速度2.1~2.6 mm/s,利用该参数进行超窄间隙单道多层焊接可以获得成形良好的焊缝。

摇动电弧窄间隙自由成形打底焊工艺研究

针对厚板坡口根部焊接难的问题,文中提出了一种采用摇动电弧的窄间隙坡口自由成形打底焊接方法,通过控制电弧做圆弧形轨迹摇动来调整电弧热分布,使焊接熔池自由凝固成形.进行了摇动电弧窄间隙自由成形打底焊接试验,研究了电弧摇动参数对打底焊缝自由成形的影响.结果表明:电弧摇动参数能显著影响打底焊缝自由成形,过小的摇动参数易使打底焊缝烧穿,适当增大电弧摇动参数可增强坡口侧壁与根部的熔透,过大的摇动参数会产生未焊透缺陷.

铜/钢爆炸焊接复合界面的显微组织及晶粒结构演化机理

采用光滑粒子仿真、先进表征和理论分析相结合的方法,对铜/钢复合材料爆炸焊接过程中的界面瞬态行为进行深入研究,并详细阐述其显微组织演化机制。根据仿真数据重构波形完整的演化过程,并揭示各种界面特征的形成机制。多尺度EBSD分析表明,界面附近区域呈多样性的晶粒结构,其演化机制主要受塑性流动、动态再结晶和凝固形核三个过程的控制。最后,通过纳米压痕实验建立晶粒结构与力学性能之间的关系。

Q&P980超高强钢电阻点焊接头的组织性能分析

以1 mm厚的Q&P980钢板为对象,研究了其电阻点焊接头的成形、微观组织及力学性能。结果表明:当焊接电流为12.5 kA,焊接时间为10 cyc,电极压力为0.3 MPa时,点焊试件表面成形良好,无外部飞溅,仅存在轻微的内部飞溅。熔核区微观组织为粗大的板条状马氏体,粗晶、细晶热影响区组织主要为板条状马氏体及少量铁素体,板条状马氏体尺寸小于熔合区,这些区域的硬度均大于母材区的;双相热影响区因存在少量回火马氏体,出现了轻微的软化。焊接件的拉剪失效形式为纽扣断裂,断口可分为启断区、扩展区、瞬断区,启断区发生混合断裂,扩展区和瞬断区发生韧性断裂。

高速钢桶焊缝机电机座支撑脚复合模设计

针对高速钢桶焊缝机电机座支撑脚使用2 mm厚的SECC板料进行中小批量冲压成形的要求,设计了3副模具用于制件的4道工序成形。冲孔落料和修边压印采用倒装式复合模结构、切分模和弯曲模采用正装结构,且切分模和弯曲模集成在1副模具内。弯曲模中设计了凸模驱动的双滑块内收弯曲成形机构,该机构在制件弯曲壁的两侧都使用滑块进行夹紧驱动弯曲,能有效防止弯曲回弹,保证了制件的弯曲成形尺寸。模具结构简单实用,成形工艺设计合理,实现了制件的自动化生产。

工艺参数对电弧增材制造工件的影响

电弧增材制造具有高沉积速率、高质量、无尺寸限制的特点,能够满足具有高机械性能要求的中大型部件的制作需求。电弧增材制造AlMg合金过程中制备工艺参数对工件的宏观形貌、微观组织及力学性能均会产生重要影响。本文通过研究焊丝盘松紧度、焊接速度、焊接电流和层间等待时间对电弧增材制造AlMg合金成形的影响,确定了最佳制备工艺参数。研究表明,焊丝盘松紧度为2时,增材设备送丝顺畅,焊道成形效果好;焊道成形与热输入有关,焊接速度越小,增材过程产生的热输入值越大,当焊接速度为36 cm/min时,单道焊缝的成形缺陷最少,成形效果良好;焊接电流越大,增材过程产生的热输入值就越大,当焊接电流为65 A时,焊道形貌均匀;层间等待时间增加到150 s时,合金晶粒为均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸降至52.9μm。

一种JCO成形压下量计算的改进方法

针对大型直缝焊管JCO成形过程中难以准确得到压下量的难题,文中提出了一种根据计算折弯角的大小来计算压下量的方法。其关键为:在考虑预弯和最终成形具有一定开口的前提下,对每一道次的折弯角进行分配,通过理论分析给出每一道次折弯角的计算公式。建立JCO成形的有限元模型,通过分析应力应变状态,获得板料成形过程中的回弹情况和形状演化规律。研究了X65钢的JCO成形过程,当成形道次为17时,通过理论解析获得了每一道次折弯角为16.3°。运用有限元模拟,分析板料成形压下量和回弹后折弯角的关系,通过对模拟结果进行线性拟合得到了理论解析式,得到了每一道次折弯角对应的压下量,试验和理论压下量对比,平均相对误差为6.45%,证明了该方法的可行性和精确性。

扫描路径对DP780双相钢激光点焊成形特征及组织性能的影响

为了探究激光焊接DP780双相钢的工艺特性,开展了不同扫描路径下激光点焊DP780双相钢的实验,对比不同摆动路径对焊缝成形、组织及剪切性能的影响。结果表明:不同扫描路径下激光点焊的焊缝组织相似:焊缝区组织为板条马氏体、贝氏体以及少量铁素体,热影响区组织为尺寸不均匀的块状铁素体、贝氏体以及少量马氏体。施加不同形式的扫描方式,使焊缝内铁素体和贝氏体在一定程度上有所增加,马氏体尺寸减小。扫描激光焊接头焊缝区的平均硬度有所降低,但软化区内最小硬度明显升高;扫描激光焊在一定程度上增大焊缝熔宽,降低焊缝熔深,可抑止气孔的形成;扫描激光焊接头的断口形貌主要由光滑界面和韧窝组成。

基于线结构光的铝合金焊缝在线检测系统设计

为了实时检测铝合金焊缝成形质量,搭建了一套基于线结构光的视觉检测系统。首先理论分析了传感器的成像模型,并结合相机标定和光平面标定获取了坐标系间的映射关系;其次根据激光条纹的灰度分布以及连续性特点,利用改进的几何中心法得到拟合准确度高、连通性好的中心线;最后,采用该系统对搭接焊缝的成形尺寸参数进行了在线检测试验。结果表明,该系统的检测精度和图像检测速度分别达到0.3 mm和25 Hz,且稳定性良好,满足工业实时检测需求。

不同搭接形式下铜/钢电磁脉冲焊接界面分析

由于铜/钢的物化参数相差较大,熔钎焊时存在接头脆性、应力集中等问题,本研究借助新型电磁脉冲焊接技术,通过设计锥度或台阶形式的搭接方法,获得了铜/钢焊接接头,并借助界面微观SEM、EDS观察及显微硬度测试,分析不同搭接形式下的接头连接特征。结果表明:直接搭接时界面波形较差,有少量孔隙;台阶搭接时界面波形较大,但是,波形界面存在前后漩涡,且有“熔合区”;锥度搭接时界面为近似均波连接特征。当采用锥度结构设计时,波状界面的扩散区宽度为5μm,两种材料结合相对紧密。界面塑性变形、元素扩散程度决定界面硬度分布,采用锥度搭接设计时金属粒子流能够飞出界面,产生的塑性变形相对较小,其硬度过渡平缓,有利于冶金结合。

基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形仿真研究与应用

介绍了汽车覆盖件冲压成形仿真的研究背景,阐明了拼焊板的应用现状,论述了拼焊板冲压成形数值模拟的理论和流程。在Dynaform中对拼焊板进行了冲压成形过程的仿真,通过对仿真结果进行分析,提出了减少成形缺陷的措施。

焊接工艺参数与焊道成型参数研究

在复杂空间曲线的多层多道焊接过程中,每层道的焊道都会影响最终焊缝成型质量,而焊缝成型质量与焊接工艺参数相关。为了探究此种关系,搭建了以氩气作为保护气体的单道熔覆试验平台,根据对13组试验结果的分析,获得了各焊接工艺参数与焊道成型参数的影响规律,发现焊接电流保持不变,焊道横截面积、熔宽、余高都随着焊接速度的减小而增大,当焊接速度保持不变,焊道横截面积、熔宽、余高都随着焊接电流的减小而减小。采用二次旋转组合设计的方法建立数学模型,预测焊道成型参数以及根据焊道信息确定焊接工艺参数,将焊接速度作为模型的输入,焊接横截面积、余高、熔宽作为模型的输出,对该模型进行回归检验,并经过反编码计算得到输入与输出的关系表达式。最后,基于模型得到了焊接工艺参数与焊道成型参数的关系曲线图,为后续的焊接工艺参数选择以及多层多道焊路径规划提供理论指导。

核燃料棒电阻焊设备研制关键技术研究

为充分掌握影响核燃料棒电阻焊成形质量的关键因素,利用自研电阻焊专用设备研究了焊接电流、顶锻压力以及焊接时间等因素对电阻焊成形质量的影响规律,并与进口设备比较。结果表明,自研设备在顶锻结构和电极夹头等核心部件上采用新设计,使得焊缝成形与进口设备有显著差异,典型顶锻结合长度超过2 mm,该长顶锻变形可以采用超声检测直观表征焊缝缺陷,焊缝外观和组织结构检测均表明自研设备具有良好的焊接成形能力。

激光功率和离焦量对2000 MPa级热成形钢激光焊接接头组织与性能影响

目的研究激光功率和离焦量对PHS2000型热成形钢激光焊接接头焊缝区及热影响区显微组织、拉伸特性和硬度分布的影响。方法采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析焊接接头的显微结构;利用拉伸实验和显微硬度实验探究焊接接头力学性能的变化规律。结果随着激光功率从3500 W增至4700 W,焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸总体呈上升趋势,抗拉强度先上升后下降,焊缝区平均显微硬度值在635HV~651HV内浮动,热影响区平均显微硬度值在434HV~451HV内浮动;离焦量对焊缝区的组织分布有显著影响,不同离焦量下的组织分布均较为分散,热影响区的晶粒尺寸在离焦量为−3 mm时达到最大,为10.67μm。在不同激光功率和离焦量下,焊接接头的显微硬度值存在上下浮动,焊接接头各区的显微硬度分布规律基本一致,以焊缝为中心,两侧趋于对称分布。硬度分布规律如下:焊缝区硬度>母材区硬度>热影响区硬度。结论在本实验条件下,与离焦量相比,激光功率对焊接接头显微组织及拉伸强度的影响更大。在焊接速度为150 mm/min条件下,设置激光功率为4100 W、离焦量为−2 mm,此时抗拉强度最大,为1715 MPa,达到母材抗拉强度的85%。

玻璃材料超短脉冲激光焊接机理及研究进展

玻璃材料因具有一系列优异的物理化学性能而广泛应用于航空航天、汽车和集成电路等领域中,但其典型的高硬脆性特性会导致玻璃受热膨胀脆断,难以形成可靠的焊接接头。由于超快激光具有热效应小、形成非线性吸收的特点,因此是玻璃焊接的理想热源。介绍了超快激光焊接玻璃材料的原理和作用机制,详细分析了钠钙玻璃、硅酸盐玻璃和石英玻璃激光焊接的工艺特性和成形规律,通过玻璃焊接的模拟仿真分析了激光焊接玻璃的成形机制,并指出了超短脉冲激光焊接玻璃所面临的的挑战和发展方向。